为什么光速正好是30万公里秒?
根据狭义相对论,光速是一个基本常数,与光源运动或静止无关,为299,792,458 m / s,但通常这个数字四舍五入为300,000 km / s。
但是你怎么知道光速就是这个呢?为什么她不应该更多或更少?
罗默对木星卫星的观察。资料来源:wikipedia.org
光速最早是由丹麦天文学家奥拉夫·罗默 (Olaf Römer) 测量的。在 1666-1668 年间,他对木星的卫星进行了观测,并注意到只能用光速的有限性来解释的模式,当时光速被认为是无限大的。不久之后,在 1672 年至 1675 年,与卡西尼号在法国工作的罗默注意到,当地球和木星相互接近时,木星卫星日食之间的时间会减少,而当行星远离时,会增加。
基于此,Römer 和 Cassini 计算了光速,得到的数值分别为 135,000 km/s 和 220,000 km/s。尽管存在重大错误,但结果却是惊人的,因为当时天文学家拥有相当原始的仪器,因此也有关于物体之间距离的数据。(正因为如此,罗默和卡西尼的计算有这么大的区别)
从那时起,由于测量设备的改进,光速得到了多次改进,根据现代数据,它是 299,792.458 公里/秒。
棱镜中的光分离。资料来源:wikipedia.org
在 19 世纪,詹姆斯麦克斯韦能够证明光是一种电磁波。他推导出了一个方程组,该方程组描述了固定电荷、运动电荷和电流的行为,并且还结合了电动力学和磁学。这些方程现在称为麦克斯韦方程。
刻在詹姆斯·麦克斯韦纪念碑脚下的麦克斯韦方程组。资料来源:wikipedia.org
该系统有几种可能的解决方案,其中之一是振荡、同相并相互垂直的电场和磁场 - 电磁波。麦克斯韦计算了它们的传播速度,得到了大约30万公里/秒,也就是当时已经知道的光速!
振荡的、相互垂直的同相电磁场。资料来源:wikipedia.org
从那时起,这种速度已经出现在物理学的各个领域: 任何无质量粒子都能以这种速度运动。 电磁振动以这样的速度传播。 引力波会随之传播 这是最大可能的数据传输速率。 它的连接质量和能量(著名 - E = mc²) 但为什么光速是这样的呢?
光速是我们宇宙的基本常数之一,在此基础上建立了许多其他常数。如果光速或多或少,那么原子可能还没有形成,这意味着星系、恒星、行星以及最终可以思考光速的智能生命都不会出现。
资料来源:eoht.info
神创论者认为这是智能设计的证据,即更高的智能将基本常数准确分配给宇宙存在和智能生命出现所必需的值。但是,神创论并不是唯一可能的,而且是对为什么常数具有我们所知道的确切含义的最可能的解释。
大多数科学家坚持人择原理,即我们看到宇宙的原样是因为正是常数的巧合导致了智慧生命的产生,如果它们的含义不同,我们就根本不存在,没有人会有想过这些问题。
资料来源:livescience.com
根据多元宇宙理论:每次宇宙诞生时,它都会获得一组特定的基本常数,并且根据它们获得的数值,宇宙可以立即崩溃、破裂或继续以一种或另一种形式存在,而且可能没有人会问这样的问题。
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